WO2003091101A1 - Systeme d'actionnement de siege a gestion de puissance consommee - Google Patents

Systeme d'actionnement de siege a gestion de puissance consommee Download PDF

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    • B60N2/02—Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable
    • B60N2/0224—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation
    • B60N2/0226—User interfaces specially adapted for seat adjustment
    • B60N2/0228—Hand-activated mechanical switches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60N2/0224—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation
    • B60N2/02246—Electric motors therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60N2/0244—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation with logic circuits
    • B60N2/0248—Non-manual adjustments, e.g. with electrical operation with logic circuits with memory of positions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D11/00—Passenger or crew accommodation; Flight-deck installations not otherwise provided for
    • B64D11/06—Arrangements of seats, or adaptations or details specially adapted for aircraft seats
    • B64D11/0639—Arrangements of seats, or adaptations or details specially adapted for aircraft seats with features for adjustment or converting of seats
    • B64D11/06395—Arrangements of seats, or adaptations or details specially adapted for aircraft seats with features for adjustment or converting of seats characterised by the arrangement of electric motors for adjustment

Definitions

  • the present invention relates to seat actuation systems by electrical actuators fitted to at least one seat; it is particularly applicable to passenger transport vehicles and finds a particularly important application in aircraft.
  • the passenger seats are made up of several elements (seat, back, leg rest and / or foot rest), which can be moved relative to each other at the request of the passenger occupying the seat.
  • the seats are provided with electric actuators which are controlled by switches, generally placed on the armrests.
  • switches generally placed on the armrests.
  • the power called by an actuator to operate at its nominal speed depends on the constitution of the seat and the weight of the occupant. Both are taxed. Furthermore, the instant at which the various actuators are put into action is unpredictable. However, especially on a transport aircraft having many passengers, it is desirable to allocate a total power as low as possible to the actuators, which implies a total power lower than that which would be required for the simultaneous implementation of all the actuators at their rated speed.
  • One solution that comes to mind is to prohibit the operation of a new actuator when the power already called by other actuators exceeds a limit value fixed in advance. But this solution gives the passenger the impression of a malfunction. At present, the actuator is simply controlled in all or nothing, that is to say at its nominal speed or remains inactive.
  • the invention aims in particular to provide a seat actuation system (s) that better meets those previously known to the requirements of practice, in particular in that it makes it possible to reduce the maximum power required without limiting the number of actuators simultaneously active. To do this, it uses the observation that the power consumed by an actuator also depends on its speed. To this end, the invention notably proposes an actuation system comprising several electric actuators fitted to one or more seats and having:
  • each actuator a speed sensor and an actuator control module which has an input for receiving a speed setpoint and controls the electrical power applied to the actuator, when the actuator is put into operation by an external control, so as to control the speed at the setpoint,
  • the speed sensor can be constituted by a speed detector.
  • the system controls a set of several seats, it can in particular be a block of seats to which a maximum electrical power is assigned.
  • the system is also applicable to the control of several actuators belonging to the same seat and capable of being implemented simultaneously.
  • the invention also provides a seat which can be used with a system of the kind defined above, in particular for passenger transport aircraft, comprising several elements, such as a seat, a backrest, a leg rest and / or a foot rest, which can be moved with each other at the request of the passenger occupying the seat, by a plurality of rotary electric actuators or linear adjustable speed, comprising, associated with each actuator, a speed sensor and an actuator control module 'that an input for receiving a speed setpoint and controls the electric power applied to the actuator, when the actuator is put into operation by an external control, so as to control the effective speed of the actuator to the setpoint.
  • the actuators can be of very diverse types, and controlled either by a variable voltage, or by a constant voltage with pulse width modulation. It is possible in particular to use direct current motors with electronic commutation and stepper motors with a control frequency sufficient for the movement of the elements of the seat to appear continuous. It is also possible to use piezoelectric effect motors, such as those described in patent application FR 97 02683.
  • the system according to the invention makes it possible to control actuators in any number at any time, but controls the speed of the various actuators in a range which can go from zero to nominal speed (or even beyond this speed) in keeping the total power consumed below a ceiling value.
  • each of the passengers at any time causes the movements they want without delay, but at a speed which depends on the number of simultaneous actuators supplied. It is possible to favor certain actuators (for example those which control the reclining of the seat backs) at the expense of others actuators. However, it is preferable to provide a minimum movement speed setpoint for each type of movement, to avoid interruptions.
  • FIG. 3 is a simplified block diagram intended to show a possible power management algorithm.
  • the system a fraction of which is shown in FIG. 1, is intended to manage the power applied to actuators A1, A2 Am of several seats S1, S2 Sn. Only the actuators A1 and A2 with their associated elements are shown.
  • the system can be viewed as comprising a general power source 10, for example direct current at 24 or 36 Volts.
  • a central unit 12 has the function of sending, to all of the actuators, the same signal representing the fraction x of the nominal speed which each of the actuators put into action must take.
  • the same seat may include an actuator A1 for tilting the backrest 16, an actuator A2 for orienting a leg rest 18 and an actuator A3 for extending a foot rest 20 (FIG. 2).
  • the central box 12 is provided to give speed reduction instructions relative to the nominal speed different depending on the nature of the actuators. For example, if it is necessary to reduce the power consumed, the central box 12 can address ⁇ either by different lines, or in time multiplexing different reduction instructions for the backrest actuator, the leg rest actuator and the footrest actuator, for which the reduction compared to the nominal speed may be greater than for the others.
  • the central control unit has a memory in which the power Pmax available from the source is memorized.
  • This maximum power can be a maximum that the source can provide; but, when the source is common to several systems, Pmax can represent a maximum power that the system must not exceed, so as not to interfere with the functioning of other systems.
  • a speed sensor V1, V2, ... Vm is associated with each actuator. As indicated above, it is either a detector directly supplying an output signal representative of the operating speed of the corresponding actuator, or a position detector associated with a branch circuit.
  • a D1 control module is also associated with each actuator,
  • the module receives the setpoint C1, C2 Cm from the central box 12 in analog form or in digital form. It can also be provided to send an acknowledgment or execution signal to the central unit 12.
  • the control mode depends on the type of actuator used. This control mode can be conventional.
  • the central box 12 can be viewed as comprising means, hardware or software, of determining the total electrical power called by the actuators in operation, This measurement can be carried out in particular by measuring the current coming from the power source 10 or by adding current calls by the various control modules. In the illustrated case, the central control unit 12 provides, on a line 14, a common speed reference, representative of the fraction x of the nominal speed of the actuators, in analog or digital form.
  • control modules D1, ... Dm are individually addressable and receive different instructions in digital form.
  • the management algorithm can be that shown diagrammatically in FIG. 3, in which only the control of the actuator A1 is completely represented.
  • the maximum power P max dedicated to the system is stored at 20. This power can be fixed once and for all or be modulated as a function of external parameters, for example the flight phase of an aircraft.
  • the power actually called up is also calculated at 20, for example from information coming from the various actuators and by direct measurement on the output of the source 10 to the system.
  • a test is performed at 22 to determine if the total power called P is greater than Pmax. If not, the calculation is simply repeated and there is emission of setpoints x1, x2, ... of 100% to the various control modules. If, on the contrary, P is greater than Pmax, a test is performed at 24.
  • the setpoints x1, x2, ..., xm of the setpoint x are stored, for example at 26. Although it can be foreseen that the setpoint x can take any value between a minimum xa (by example of 10% of the nominal speed) and 100%, it will often be preferable to provide only discrete setpoint values, for example in steps of 10% of the nominal speed.
  • the setpoint control loop is implemented to reduce the speed (therefore reduce consumption) to a fraction x1 of the nominal speed.
  • the invention is susceptible of very numerous variant embodiments. Priority may be given to certain actuators. It is even possible to maintain certain actuators at their set speed and to control only the others. In particular, the system can be designed to act only on actuators with higher consumption or on those that can tolerate significant speed variations.

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Abstract

Le système d'actionnement comporte plusieurs actionneurs électriques équipant un ou des siège(s). Un ensemble associé à chaque actionneur (A1, A2….., Am) comprend un capteur de vitesse et un module (D1,…, Dm) de pilotage de l'actionneur qui a une entrée de réception d'une consigne de vitesse et commande la puissance électrique appliquée à l'actionneur, lorsque l'actionneur est mis en fonctionnement par une commande extérieure, de façon à asservir la vitesse à la consigne. Le système a également une source d'alimentation en énergie électrique commune à tous les actionneurs, et un boîtier de commande (12) déterminant, en fonction d'une puissance électrique maximale disponible depuis une source et du courant appelé par les modules, la consigne de vitesse transmise à chaque actionneur de façon à maintenir la puissance appelée dans les limites de la puissance maximale.

Description

SYSTEME D' ACTIONNEMENT DE SIEGE A GESTION DE PUISSANCE CONSOMMEE
La présente invention concerne les systèmes d'actionnement de siège(s) par des actionneurs électriques équipant au moins un siège; elle est applicable notamment aux véhicules de transport de passagers et trouve une application particulièrement importante dans les avions. Les sièges de passager sont en plusieurs éléments (assise, dossier, repose jambes et/ou repose pieds), déplaçables les uns par rapport aux autres à la demande du passager qui occupe le siège. Au moins dans certaines classes, les sièges sont munis d'actionneurs électriques qui sont commandés par des interrupteurs, placés en général sur les accoudoirs. Des modes de commande très variés existent. Certains sièges comportent des positions préprogrammées et la mise en action d'un, interrupteur provoque la venue du siège dans l'une de ces positions. D'autres sièges comportent des actionneurs qui sont commandés dans un sens déterminé par des interrupteurs et déplacent l'élément correspondant jusqu'à cessation de l'action sur l'interrupteur ou jusqu'à une butée détectée par une surintensité de courant.
La puissance appelée par un actionneur pour fonctionner à sa vitesse nominale dépend de la constitution du siège et du poids de l'occupant. L'une et l'autre sont imposés. Par ailleurs, l'instant auquel sont mis en action les différents actionneurs est imprévisible. Or, surtout sur un avion de transport ayant de nombreux passagers, il est souhaitable d'affecter une puissance totale aussi faible que possible aux actionneurs, ce qui implique une puissance totale inférieure à celle qui serait requise pour la mise en œuvre simultanée de tous les actionneurs à leur vitesse nominale. Une solution qui vient à l'esprit consiste à interdire le fonctionnement d'un nouvel actionneur lorsque la puissance déjà appelée par d'autres actionneurs dépasse une valeur limite fixée à l'avance. Mais cette solution donne l'impression au passager d'un défaut de fonctionnement. A l'heure actuelle, l'actionneur est simplement commandé en tout ou rien, c'est-à-dire à sa vitesse nominale ou bien reste inactif.
L'invention vise notamment à fournir un système d'actionnement de siège(s) répondant au mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'il permet de réduire la puissance maximale nécessaire sans pour autant limiter le nombre d'actionneurs simultanément actifs. Elle utilise pour cela la constatation que la puissance consommée par un actionneur dépend également de sa vitesse. Dans ce but, l'invention propose notamment un système d'actionnement comportant plusieurs actionneurs électriques équipant un ou des sièges et ayant :
- associé à chaque actionneur, un capteur de vitesse et un module de pilotage de l'actionneur qui a une entrée de réception d'une consigne de vitesse et commande la puissance électrique appliquée à l'actionneur, lorsque l'actionneur est mis en fonctionnement par une commande extérieure, de façon à asservir la vitesse à la consigne,
- une source d'alimentation en énergie électrique commune à tous les actionneurs, et - un boîtier de commande déterminant, en fonction d'une puissance électrique maximale disponible depuis une source et du courant appelé par les modules, la consigne de vitesse transmise à chaque actionneur de façon à maintenir la puissance totale appelée dans les limites de la puissance maximale. Le capteur de vitesse peut être constitué par un détecteur de vitesse.
Mais en général on utilise un détecteur de position, numérique ou analogique, associé à un circuit ou un logiciel de calcul de vitesse.
En général, le système commande un jeu de plusieurs sièges, il peut notamment s'agir d'un bloc de sièges auquel on affecte une puissance électrique maximale. Toutefois, le système est également applicable à la commande de plusieurs actionneurs appartenant à un même siège et susceptibles d'être mis en œuvre simultanément.
L'invention propose également un siège utilisable avec un système du genre ci-dessus défini, notamment pour avion de transport de passagers, comprenant plusieurs éléments, tels qu'une assise, un dossier, un repose jambes et/όu un repose pieds, déplaçables les uns par rapport aux autres à la demandé du passager qui occupe le siège, par plusieurs actionneurs électriques rotatifs ou linéaires à vitesse réglable, comprenant, associé à chaque actionneur, un capteur de vitesse et un module de pilotage de l'actionneur' qui a une entrée de réception d'une consigne de vitesse et commande la puissance électrique appliquée à l'actionneur, lorsque l'actionneur est mis en fonctionnement par une commande extérieure, de façon à asservir la vitesse effective de l'actionneur à la consigne.
Les actionneurs peuvent être de types très divers, et commandés soit par une tension variable, soit par une tension constante avec modulation de largeur d'impulsions. On peut en particulier utiliser des moteurs à courant continu à commutation électronique et des moteurs pas à pas à fréquence de commande suffisante pour que le mouvement des éléments du siège paraisse continu. On peut également utiliser des moteurs à effet piézoélectrique, tels que ceux décrits dans la demande de brevet FR 97 02683.
Le système suivant l'invention permet de commander à tout moment des actionneurs en nombre quelconque, mais commande la vitesse des différents actionneurs dans une plage qui peut aller de zéro jusqu'à la vitesse nominale (voir même au-delà de cette vitesse) en maintenant la puissance totale consommée au-dessous d'une valeur plafond. Ainsi, chacun des passagers provoque à tout moment les déplacements qu'il souhaite sans retard, mais à une vitesse qui dépend du nombre d'actionneurs simultanés alimentés. II est possible de favoriser certains actionneurs (par exemple ceux qui commandent l'inclinaison du dossier des sièges) aux dépends d'autres actionneurs. Toutefois, il est préférable de prévoir une consigne de vitesse de déplacement minimale pour chaque type de mouvement, pour éviter des interruptions. Il est préférable de maintenir la même consigne de vitesse pour un actionneur donné une fois qu'il a été mis en mouvement et jusqu'à arrêt de sa commande ou venue en butée, cela afin d'éviter la sensation d'inconfort que donneraient des accélérations et décélérations au cours du mouvement.' Il sera cependant souvent avantageux de permettre des variations modérées (typiquement de pas plus de 15 % de la vitesse nominale), des consignes de vitesse, par exemple par rafraîchissement périodique des consignes de vitesse envoyées aux actionneurs déjà en fonctionnement.
Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titres d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagne, dans lesquels : - la figure 1 est un schéma montrant l'architecture générale d'un système selon un mode particulier de réalisation ;
- la figure 2 montre schématiquement plusieurs actionneurs pouvant équiper le même siège ; et
- la figure 3 est un synoptique simplifié destiné à faire apparaître un algorithme possible de gestion de puissance.
Le système dont une fraction est montrée en figure 1 est destiné à gérer la puissance appliquée à des actionneurs A1 , A2 Am de plusieurs sièges S1 , S2 Sn. Seuls les actionneurs A1 et A2 avec leurs éléments associés sont représentés. Le système peut être regardé comme comprenant une source d'alimentation générale 10, par exemple en courant continu à 24 ou 36 Volts. Dans le mode de réalisation illustré, un boîtier central 12 a pour fonction d'adresser, à l'ensemble des actionneurs, un même signal représentant la fraction x de la vitesse nominale que doit prendre chacun des actionneurs mis en action. Par exemple, un même siège peut comporter un actionneur A1 d'inclinaison du dossier 16, un actionneur A2 d'orientation d'un repose jambes 18 et un actionneur A3 d'extension d'un repose pieds 20 (figure 2).
Dans une , variante de réalisation, le boîtier central 12 est prévu pour donner des consignes de réduction de vitesse par rapport à la vitesse nominale différentes suivant la nature des actionneurs. Par exemple, s'il est nécessaire de réduire la puissance consommée, le boîtier central 12 peut adresser^ soit par des lignes différentes, soit en multiplexage temporel des consignes de réduction différentes pour l'actionneur de dossier, l'actionneur de repose jambes et l'actionneur de repose pieds, pour lequel la réduction par rapport à la vitesse nominale peut être plus forte que pour les autres.
Le boîtier central de commande comporte une mémoire dans laquelle est mémorisée la puissance Pmax disponible depuis la source. Cette puissance maximale peut être un maximum que peut fournir la source ; mais, lorsque la source est commune à plusieurs systèmes, Pmax peut représenter une puissance maximale que le système ne doit pas dépasser, pour ne pas gêner le fonctionnement d'autres systèmes.
A chaque actionneur est associé un capteur de vitesse V1 , V2, ...Vm. Comme indiqué plus haut il s'agit soit d'un détecteur fournissant directement un signal de sortie représentatif de la vitesse de fonctionnement de l'actionneur correspondant, soit d'un détecteur de position associé à un circuit dérivateur.
A chaque actionneur est également associé un module de pilotage D1 ,
D2 , Dm dont la fonction est d'asservir la vitesse de déplacement de l'actionneur à une consigne, représenté par exemple par une fraction x d'une vitesse nominale du capteur. Le module reçoit la consigne C1 , C2 Cm du boîtier central 12 sous forme analogique ou sous forme numérique. Il peut également être prévu pour envoyer un signal d'accusé de réception ou d'exécution au boîtier central 12. Le mode d'asservissement dépend du type d'actionneur utilisé. Ce mode d'asservissement peut être classique. Le boîtier central 12 peut être regardé comme comprenant des moyens, matériels ou logiciels, de détermination de la puissance électrique totale appelée par les actionneurs en fonctionnement, Cette mesure peut s'effectuer notamment par mesure du courant provenant de la source d'alimentation 10 ou par addition des appels de courant par les différents modules de pilotage. Dans le cas illustré, le boîtier central de commande 12 fournit, sur une ligne 14, une consigne de vitesse commune, représentative de la fraction x de la vitesse nominale des actionneurs, sous forme analogique ou numérique.
Dans une variante, plusieurs lignes de sortie permettent de fournir des consignes différentes aux modules des actionneurs de différentes natures. Dans une autre variante, les modules de pilotage D1 ,... Dm sont individuellement adressables et reçoivent des consignes différentes sous forme numérique.
L'algorithme de gestion peut être celui schématisé sur la figure 3, sur lequel n'est représenté complètement que la commande de l'actionneur A1. La puissance maximum P max dédiée au système est stockée en 20. Cette puissance peut être fixée une fois pour toutes ou être modulée en fonction de paramètres extérieurs, par exemple de la phase de vol d'un aéronef. La puissance effectivement appelée est calculée également en 20, par exemple à partir d'informations provenant des différents actionneurs et par mesure directe sur la sortie de la source 10 vers le système. Un test est effectué en 22 pour déterminer si la puissance totale appelée P est supérieure à Pmax. Dans la négative, le calcul est simplement répété et il y a émission de valeurs de consigne x1, x2,... de 100% vers les différents modules de commande. Si au contraire P est supérieur à Pmax, un test est effectué en 24. Il consiste à déterminer si une autorisation de modification des valeurs de consigne est acceptable à un instant donné. Cette autorisation peut être conditionnée par une fréquence maximale de modification de la consigne, et l'autorisation est alors fournie par une base de temps. Lorsque l'autorisation est donnée, un signal de validation est adressé aux différents ensembles actionneur-module de pilotage-capteur. Les valeurs de consigne x1 , x2,..., xm de la consigne x sont mémorisés, par exemple en 26. Bien que l'on puisse prévoir que la consigne x puisse prendre n'importe quelle valeur entre un minimum xa (par exemple de 10% de la vitesse nominale) et 100 %, il sera souvent préférable de ne prévoir que des valeurs discrètes de la consigne, par exemple par paliers de 10 % de la vitesse nominale.
Sur chaque actionneur, un test est effectué pour déterminer si la valeur de consigne fournie est bien supérieure à la valeur minimum xa acceptée.
Dans l'affirmative, la boucle d'asservissement à la consigne est mise en œuvre pour ramener la vitesse (donc réduire la consommation) à une fraction x1 de la vitesse nominale .
L'invention est susceptible de très nombreuses variantes d'exécution. Une priorité peut être donnée à certains actionneurs. Il est même possible de maintenir certains actionneurs à leur vitesse de consigne et de ne piloter que les autres. En particulier, le système peut être prévu pour n'agir que sur les actionneurs de plus forte consommation ou sur ceux pouvant tolérer des variations de vitesse importantes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d'actionnement comportant plusieurs actionneurs électriques équipant un ou des siège(s) et ayant : - associé à chaque actionneur (A1 , A2 , Am), un capteur de vitesse et un module (D1,...,Dm) de pilotage de l'actionneur qui a une entrée de réception d'une consigne de vitesse et commande la puissance électrique appliquée à l'actionneur, lorsque l'actionneur est mis en fonctionnement par une commande extérieure, de façon à asservir la vitesse à la consigne,
- une source d'alimentation en énergie électrique commune à tous les actionneurs, et
- un boîtier de commande (12) déterminant, en fonction d'une puissance électrique maximale disponible depuis une source et du courant appelé par les modules, la consigne de vitesse transmise à chaque actionneur de façon à maintenir la puissance appelée dans les limites de la puissance maximale.
2. Système d'actionnement suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque module de pilotage est prévu pour n'admettre qu'une consigne de vitesse au moins égale à une fraction minimum déterminée d'une vitesse nominale de fonctionnement.
3. Système d'actionnement suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le boîtier de commande est prévu pour adresser des consignes de vitesse différentes aux actionneurs de différents types d'un même siège.
4. Système d'actionnement suivant la revendication 1 , 2 ou 3, caractérisé en ce que le boîtier est prévu pour maintenir la même consigne de vitesse pour un actionneur donnée une fois qu'il a été mis en mouvement et jusqu'à arrêt de sa commande ou venue en butée.
5. Système d'actionnement suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que le boîtier de commande est prévu pour effectuer un rafraîchissement périodique des consignes de vitesse envoyées aux actionneurs, chaque fois avec une variation de consigne ne dépassant pas 10 % de la vitesse nominale.
6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur de vitesse est soit un détecteur fournissant directement un signal de vitesse, soit un détecteur de position associé à un circuit ou logiciel de dérivation.
7. Siège pour avion de transport de passager, comprenant plusieurs éléments, tels qu'une assise, un dossier (16), un repose jambes (18) et/ou un repose pieds (20), déplaçables les uns par rapport aux autres, à la demande du passager qui occupe le siège, par plusieurs actionneurs électriques rotatifs ou linéaires à vitesse réglable, comprenant, associé à chaque actionneur, un capteur de vitesse et un module de pilotage de l'actionneur qui a une entrée de réception d'une consigne de vitesse et commande la puissance électrique appliquée à l'actionneur, lorsque l'actionneur est mis en fonctionnement par une commande extérieure, de façon à asservir la vitesse à la consigne. i
8. Siège suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur de vitesse est soit un détecteur fournissant directement un signal de vitesse, soit un détecteur de position associé à un circuit ou logiciel de dérivation.
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